KR20050071192A - 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치는, 피스톤에 의해 압축된 유체가 토출되도록 전면이 개방된 실린더와; 상기 실린더의 전면에 위치되어 실린더를 개폐하는 토출 밸브와; 상기 토출 밸브가 개방될 때 한쪽 부분부터 개방되도록 탄성력을 제공하는 하나 이상의 토출 스프링과; 상기 토출 밸브의 후방에 설치되고, 상기 토출 스프링을 지지하는 스프링 시트면이 상기 토출 밸브의 전면과 평형하게 형성된 토출 커버를 포함하여 구성됨으로써, 토출 커버의 가공이 용이하면서도 토출 밸브의 응답성을 높이고 압력 손실을 줄여 토출 효율이 증대될 수 있게 하는 효과가 있다.

Description

리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치{Apparatus for supporting discharge valve of linear compressor}

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 토출 밸브를 지지하는 스프링의 형상이나 배치 구조를 변경하여 한 쪽부터 개방이 가능하도록 함으로써 밸브 개폐시 소음 발생을 줄이고 효율을 높일 수 있도록 한 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 압축기(Linear compressor)는 리니어 모터의 직선 구동력을 이용하여 실린더 내부에서 피스톤을 직선 왕복 운동시키면서 유체를 흡입하고 압축하여 토출하는 기기이다.

도 1은 종래 토출 밸브 지지 장치가 구비된 리니어 압축기의 종단면도이고, 도 2는 종래 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치가 도시된 단면도이다.

종래 리니어 압축기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐 용기(10)의 내부에, 실린더(13)가 구비된 실린더 블록(12)과 유체 흡입구(16)가 구비된 백 커버(15)가 구비되고, 이 실린더 블록(12)과 백 커버(15)는 제 1 댐퍼(17)와 제 2 댐퍼(18)를 통해 밀폐 용기(10) 내에 완충 가능하게 지지된다.

상기 실린더 블록(12)과 백 커버(15)의 사이에는 유체를 압축하기 위해 구동력을 발생시키는 리니어 모터(20)가 배치된다. 이 리니어 모터(20)에는 상기 실린더(13) 내부에서 직선 왕복 운동하면서 실린더(13) 내부로 흡입된 유체를 압축하는 피스톤(30)이 연결된다.

상기 피스톤(30)은 뒷부분에 마그네트(25)가 설치된 마그네트 프레임(27)에 고정되는 플랜지부(32)가 구비되어, 상기 플랜지부(32)와 실린더 블록(12) 사이에 배치된 제 1 스프링(28)과, 상기 플랜지부(32)와 백 커버(15) 사이에 배치된 제 2 스프링(29)에 의해 탄성력 있게 지지된다.

상기 피스톤(30)은 후방이 개방된 원통 구조 내에 유체가 유입되는 흡입 유로(33)가 형성되며, 전면은 막힌 구조로 이루어져 이 막힌 부분에 복수개의 흡입구(34)가 형성된다. 상기 피스톤(30)의 전면에는 상기 흡입구(34)를 개폐하는 흡입밸브(35)가 구비된다.

상기 토출부(40)는 상기 실린더(13)의 압축실(C) 전방에서 실린더 블록(12)에 고정되고 일측에 유체 토출홀(41a)이 형성된 내측 토출 커버(41)와, 상기 내측 토출 커버(41) 내에서 실린더(13)의 압축실(C)을 개폐하는 토출 밸브(45)와, 상기 내측 토출 커버(41)에 지지되어 토출 밸브(45)를 지지하는 원추형 코일 토출 스프링(43)과, 상기 내측 토출 커버(41)의 외측에 일정한 공간을 형성토록 배치된 외측 토출 커버(47)로 구성된다.

특히, 상기 내측 토출 커버(41)는 상기 토출 스프링(43)을 지지하는 면이 경사지게 형성되고, 상기 토출 스프링(43)은 도 3에 도시된 바와 같이 끝면이 평행하게 일정한 높이(H)를 갖도록 형성된다.

상기와 같은 종래 토출 밸브 지지 장치를 갖는 리니어 압축기는, 리니어 모터(20)가 작동됨에 따라 상기 피스톤(30)이 상기 토출밸브(45)와 백 커버(15) 사이에서 연속적으로 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 피스톤(30)이 상기 토출부(40) 방향으로 전진되면, 상기 압축실(C) 내부에 있던 유체는 피스톤(30)이 전진함에 따라 압축되면서 토출 스프링(43)의 힘을 이기고 토출 밸브(45)를 개방시키게 되고, 이때 유체는 내측 토출 커버(41)의 내측으로 토출된 다음, 외측 토출 커버(47)를 거쳐 외부로 토출된다.

여기서, 상기 토출 스프링(43)이 내측 토출 커버(41)에 경사지게 지지되어 있으므로 토출 밸브(45)는 상대적으로 압축 강도가 작은 유체 토출홀(41a) 쪽부터 개방된 후 전체가 개방되면서 토출 밸브(45)의 초기 개방에 필요한 힘을 줄일 수 있게 된다.

이와 반대로 상기 피스톤(30)이 후진하게 되면, 상기 토출 밸브(45)도 토출 스프링(43)의 복원력에 의해 압축실(C)을 닫게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치는, 토출 스프링(43)을 지지하는 토출 커버(41)의 지지면을 경사지게 가공해야 되기 때문에 경사진 토출 커버(41)를 별도로 가공해야 되는 어려운 문제가 있고, 토출 과정에서 토출 스프링(43)이 회전하면 토출 밸브(45)의 거동 특성이 변화되어 소음 저감, 효율 증대에 차이가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 토출 커버를 평면 구조로 유지하면서 토출 스프링의 형상과 배치 구조를 변경하여 토출 밸브를 지지할 수 있도록 구성함으로써 토출 커버의 가공이 용이하고 토출 소음 및 압력 손실 저감으로 토출 효율이 증대되도록 하는 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치는, 피스톤에 의해 압축된 유체가 토출되도록 전면이 개방된 실린더와; 상기 실린더의 전면에 위치되어 실린더를 개폐하는 토출 밸브와; 상기 토출 밸브가 개방될 때 한쪽 부분부터 개방되도록 탄성력을 제공하는 하나 이상의 토출 스프링과; 상기 토출 밸브의 후방에 설치되고, 상기 토출 스프링을 지지하는 스프링 시트면이 상기 토출 밸브의 전면과 평형하게 형성된 토출 커버를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치는, 피스톤에 의해 압축된 유체가 토출되도록 전면이 개방된 실린더와; 상기 실린더의 전면에 위치되어 실린더를 개폐하는 토출 밸브와; 상기 토출 밸브가 개방될 때 한쪽 부분부터 개방되도록 상기 토출 밸브를 지지하는 면이 반대쪽 면에 대하여 경사지게 형성된 토출 스프링과; 상기 토출 밸브의 후방에 설치되고, 상기 토출 스프링을 지지하는 스프링 시트면이 상기 토출 밸브의 전면과 평형하게 형성된 토출 커버를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치는, 피스톤에 의해 압축된 유체가 토출되도록 전면이 개방된 실린더와; 상기 실린더의 전면에 위치되어 실린더를 개폐하는 토출 밸브와; 상기 토출 밸브가 개방될 때 한쪽 부분부터 개방되도록 상기 토출 밸브를 지지하는 복수 개의 스프링 중 적어도 하나 이상의 스프링은 나머지 스프링과 스프링 상수가 다르게 이루어진 토출 스프링과; 상기 토출 밸브의 후방에 설치되고, 상기 토출 스프링들을 지지하는 복수의 스프링 시트면이 상기 토출 밸브의 전면과 평형하게 형성된 토출 커버를 포함한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치가 도시된 단면도 및 토출 스프링이 도시된 측면도,

본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축실(C) 내에서 피스톤(50)에 의해 압축된 유체가 토출되도록 전면이 개방된 실린더(70)와, 상기 실린더(70)의 전면 개구부에 위치되어 상기 압축실(C)을 개폐하는 토출 밸브(81)와, 상기 토출 밸브(81)가 개방될 때 한쪽 부분부터 개방되도록 상기 토출 밸브(81)를 지지하는 면이 반대쪽 면에 대하여 경사지게 형성된 경사 토출 스프링(83)과, 상기 토출 밸브(81)의 후방에 설치되고 상기 경사 토출 스프링(83)을 지지하는 스프링 시트면(85b)이 상기 토출 밸브(81)의 전면(81b)과 평형하게 형성된 토출 커버(85)로 구성된다.

상기에서 피스톤(50)은 전면에 상기 압축실(C) 내로 유체가 흡입되는 흡입구(55)가 형성되고, 이 흡입구(55)를 개폐하는 흡입 밸브(60)가 구비된다.

상기 실린더(70)는 한쪽은 상기 피스톤(50)이 삽입되고 다른 쪽은 상기 토출 밸브(81)가 설치되도록 양쪽이 개방된 원통 구조로 이루어져, 실린더 블록에 고정되어 설치된다.

상기 토출 밸브(81)는 전면(81b)은 평면 구조로 형성되고, 배면은 상기 경사 토출 스프링(83)이 결합되도록 볼록하게 돌출된 모양의 스프링 시트부(81a)가 형성된다.

상기 경사 토출 스프링(83)은 단수 개의 원추형 코일 스프링으로 구성되어 도 5에 도시된 바와 같이 상기 토출 밸브(81)에 지지되는 한 쪽 면이 상기 토출 커버(85)에 지지되는 다른 쪽 면에 대하여 경사지게 형성된다.

이와 같은 상기 경사 토출 스프링(83)의 경사각(θ)은 4 ~ 6 도 정도로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 토출 커버(85)는 그 내측면에 상기 경사 토출 스프링(83)이 안착되도록 홈형 구조를 갖는 스프링 시트부(85b)가 형성되고, 일측에는 토출된 유체가 배출되도록 토출 홀(85a)이 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

리니어 모터가 작동됨에 따라 피스톤(50)은 상기 실린더(70) 내에서 연속적으로 직선 왕복 운동하게 된다.

먼저, 상기 피스톤(50)이 전진하게 되면 실린더(70) 내부에서 압축되는 유체가 토출 밸브(81)를 밀면서 개방시켜 토출 커버(85)의 내측으로 토출된다. 이때, 상기 토출 밸브(81)는 경사 토출 스프링(83)에 의해 지지되므로 개방될 때 상대적으로 많이 벌어져 스프링 간격이 커짐에 따라 도 4에서와 같이 압축 강도가 약한 토출홀(85a) 쪽부터 개방된 후 토출 밸브(81) 전체가 개방된다.

따라서, 상기 토출 밸브(81)가 상기 경사 토출 스프링(83)에 지지된 상태에서 개방되므로 초기 개방에 필요한 힘을 줄일 수 있게 되어 빠른 개방으로 토출 밸브(81)의 응답성을 높일 수 있고, 압력 손실을 줄일 수 있게 된다.

이후, 상기 피스톤(50)이 후진하면 토출 밸브(81)는 경사 토출 스프링(83)의 탄성 복원력에 의해 탄성 압축 강도가 큰 도 4의 아래쪽 부분부터 실린더에 접촉되면서 압축 공간을 닫게 된다.

도 6과 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치가 도시된 단면도 및 토출 밸브의 뒷부분의 지지 구조가 도시된 배면도이다.

전술한 본 발명의 일 실시예에서는 경사진 하나의 토출 스프링을 이용한 구성으로 되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치는, 스프링 상수가 다른 복수 개의 토출 스프링(187)(188)(189)으로 구성되어 토출 밸브(181)가 개방될 때 한쪽 부분부터 개방되도록 이루어진다.

즉, 상기 토출 스프링(187)(188)(189)은 3 개의 코일 스프링으로 구성되어 도 7에서와 같이 삼각 구도로 배치된다. 그리고, 상기 토출 스프링(187)(188)(189) 중 적어도 하나의 스프링은 나머지 스프링과 스프링 상수가 다르게 형성되는 바, 상기 두 개의 토출 스프링(187)(189)의 스프링 상수는 같고, 나머지 하나의 토출 스프링(188)의 스프링 상수는 다르게 구성된다. 여기서 두 개의 토출 스프링(187)(189)의 스프링 상수가 나머지 토출 스프링(188)의 스프링 상수보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 토출 밸브(181)는 원판 구조로 형성되어 앞면에는 흡입 밸브(60)를 고정하는 볼트(65) 머리가 충돌하지 않도록 회피홈(182)이 형성되고, 뒷면에는 상기 3개의 토출 스프링(187)(188)(189)이 위치되는 3개의 스프링 시트부(183)가 각각 형성된다.

상기 토출 커버(185)는 그 내측면에 상기 토출 스프링(187)(188)(189)이 안착되도록 3개의 스프링 시트부(186)가 형성되고, 상기 스프링 시트면(186)이 상기 토출 밸브(181)의 전면과 평형을 이루도록 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 토출 밸브(181)가 개방될 때 3 개의 토출 스프링(187)(188)(189)의 스프링 상수 차이에 의해 스프링 상수가 약한 도 6에서의 상측 토출 스프링(188) 쪽부터 개방된 후 나머지 두 개의 토출 스프링(187)(189)도 압축되면서 토출 밸브(181) 전체가 개방된다.

이 때에도, 전술한 일 실시예에서와 같이 상기 토출 밸브(181)가 한쪽부터 순차적으로 개방되므로 초기 개방에 필요한 힘을 줄일 수 있게 되어 보다 빠른 개방으로 토출 밸브(181)의 응답성을 높일 수 있고, 또한 역방향 유동 손실을 줄임과 아울러 압력 손실을 줄일 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치는, 토출 커버를 평면 구조로 유지하면서 토출 스프링의 형상과 배치 구조를 변경하여 토출 밸브가 한쪽 부분부터 순차적으로 열리도록 구성되어 있기 때문에 토출 커버의 가공이 용이하면서도 토출 밸브의 응답성을 높이고 압력 손실을 줄여 토출 효율이 증대될 수 있게 하는 이점이 있다.

도 1은 종래 토출 밸브 지지 장치가 구비된 리니어 압축기의 종단면도,

도 2는 종래 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치가 도시된 단면도,

도 3은 종래 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치에 사용되는 코일 스프링이 도시된 측면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치가 도시된 단면도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치에 사용되는 토출 스프링이 도시된 측면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치가 도시된 단면도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에서 토출 밸브의 뒷부분의 지지 구조가 도시된 배면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 피스톤 55 : 흡입구

60 : 흡입 밸브 70 : 실린더

81 : 토출 밸브 81a : 스프링 시트부

81b : 전면 83 : 토출 스프링

85, 185 : 토출 커버 85a : 토출 홀

85b : 스프링 시트부 181 : 토출 밸브

183 : 스프링 시트부 185 : 토출 커버

186 : 스프링 시트부 187, 188, 189 : 토출 스프링

Claims (6)

1. 피스톤에 의해 압축된 유체가 토출되도록 전면이 개방된 실린더와;

   상기 실린더의 전면에 위치되어 실린더를 개폐하는 토출 밸브와;

   상기 토출 밸브가 개방될 때 한쪽 부분부터 개방되도록 탄성력을 제공하는 하나 이상의 토출 스프링과;

   상기 토출 밸브의 후방에 설치되어 상기 토출 스프링을 지지하는 토출 커버를 포함한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출 스프링은 단수 개로 구성되어, 상기 토출 밸브에 지지되는 한 쪽 면이 상기 토출 커버에 지지되는 다른 쪽 면에 대하여 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 토출 스프링의 경사각은 4 ~ 6 도인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 토출 스프링은 원추형 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출 스프링은 복수 개로 구성되고, 적어도 하나의 스프링은 나머지 스프링과 스프링 상수가 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 토출 스프링은 3 개가 삼각 구도로 배치되고, 두 개의 스프링 상수는 같고, 나머지 하나의 스프링 상수는 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 밸브 지지 장치.